一种非能动安全壳辅助冷却系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种非能动安全壳辅助冷却系统及方法，安全壳包括内层安全壳和外层安全壳，所述冷却系统包括：喷嘴、喷淋管线、分配装置和供水装置；所述喷淋管线的一端延伸至外层安全壳顶部出口下方，另一端与供水装置连接；所述喷嘴的数量为多个，间隔设置在位于外层安全壳顶部出口下方的喷淋管线上，并且所述喷嘴朝向设置为使喷嘴喷洒出的冷却水落在内层安全壳穹顶中心处；所述分配装置设置在内层安全壳顶部，用于将所述喷嘴喷洒的冷却水均匀分配到内层安全壳的顶部表面上，以形成冷却水膜。本发明专利技术所述方法及系统可以有效解决安全壳只依赖非能动空气冷却的缺陷，增强冷却系统的冷却能力，从而提升了核电站的安全性能。

A passive containment auxiliary cooling system and method

【技术实现步骤摘要】
一种非能动安全壳辅助冷却系统及方法
本专利技术属于核电
，具体涉及一种非能动安全壳辅助冷却系统，以及一种非能动安全壳辅助冷却方法。
技术介绍
安全壳是核电站发生事故时，防止放射性物质外泄的重要安全屏障。在发生失水事故或管道破裂事故等严重事故时，安全壳会因迅速充入大量蒸汽使得壳内温度和压力急剧上升，一旦温度、压力超过设计许用范围则可能造成安全壳损坏，使得放射性物质外泄。因此，为保证核电站的安全，有必要设置专门系统用于安全壳的冷却。目前，核电厂的小型堆由于其功率灵活性、特殊适应性及良好经济性等优点而被受到广泛关注，针对小型堆的非能动安全壳空气冷却系统，由于钢制安全壳及冷却系统流道的自身特性，使得钢制安全壳顶部与混凝土安全壳顶部之间的空间过大，对流换热及辐射换热能力大大减弱，从而导致钢制安全壳顶部的换热很差，同时也不利于钢制安全壳内热工水力的自然循环，不能均匀、快速、有效地实现安全壳的冷却。为了解决这一缺陷，急需对安全壳增加额外的辅助冷却手段，以增强安全壳系统的冷却能力，提升核电站的安全性。
技术实现思路
为了至少部分解决现有技术中存在的钢制安全壳顶部的换热差，不能均匀快速有效地实现安全壳的冷却的技术问题而完成了本专利技术。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种非能动安全壳辅助冷却系统，所述安全壳包括内层安全壳和外层安全壳，所述冷却系统包括：喷嘴、喷淋管线、分配装置和供水装置；所述喷淋管线的一端延伸至外层安全壳顶部出口下方，另一端与供水装置连接；所述喷嘴的数量为多个，间隔设置在位于外层安全壳顶部出口下方的喷淋管线上，并且所述喷嘴朝向设置为使喷嘴喷洒出的冷却水落在内层安全壳穹顶中心处；所述分配装置设置在内层安全壳顶部，用于将所述喷嘴喷洒的冷却水均匀分配到内层安全壳的顶部表面上，以形成冷却水膜。进一步的，所述分配装置包括：以内层安全壳穹顶中心为圆心且同心设置在内层安全壳顶部的多层环状分水沿；相邻两层环状分水沿之间间隔预设距离；除最外层环状分水沿以外，其余每层环状分水沿上均设有多个开口。进一步的，所述环状分水沿的层数范围为3～24层；各层环状分水沿的高度相同。进一步的，相邻两层环状分水沿之间的内层安全壳表面积相等；最内层分水沿的直径为0.3～1m。进一步的，设置在各层环状分水沿上的开口为V型槽；V型槽的底部紧贴内层安全壳顶部表面设置。进一步的，对于同一层环状分水沿，其上设置的V型槽的形状及尺寸均相同；每个V型槽的顶端宽度为d1，相邻两个V型槽的顶端间距为d2，且d1＝d2。进一步的，所述环状分水沿通过焊接的方式固定在内层安全壳上。进一步的，所述供水装置为消防车或核岛消防系统。进一步的，所述喷淋管线上靠近供水装置的位置处设置有止回阀；在所述喷淋管线与供水装置连接的一端的端头处还设置有盲法兰。进一步的，所述辅助冷却系统还包括：温度监测装置及冷却水流量控制装置；所述温度监测装置用于测量内层安全壳的温度，并将温度测量值反馈给所述冷却水流量控制装置，所述冷却水流量控制装置用于根据所述温度测量值调整所述喷淋管线内的冷却水流量。根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供一种非能动安全壳辅助冷却方法，所述安全壳包括内层安全壳和外层安全壳，所述方法包括：在外层安全壳顶部出口的下方设计一圈喷淋管线，并将喷淋管线的另一端与供水装置连接；在所述外层安全壳顶部出口下方的喷淋管线上间隔设置多个喷嘴，并且所述喷嘴朝向设置为使喷嘴喷洒出的冷却水落在内层安全壳穹顶中心处；在所述内层安全壳上设置分配装置，所述分配装置设置在内层安全壳顶部，所述分配装置将所述喷嘴喷洒的冷却水均匀分配到内层安全壳的顶部表面上，以形成冷却水膜。有益效果：本专利技术所述的非能动安全壳辅助冷却方法及系统。通过在外部安全壳顶部出口的下方设计一圈喷淋管线，并在所述喷淋管线上间隔设置多个喷嘴，喷淋冷却水到内部安全壳穹顶表面，通过冷却水蒸发相变显著带走内部安全壳内热量，快速实现内部安全壳内降温降压，同时促进内部安全壳内热工水力的自然循环；并且喷淋冷却水相变带热的同时加热外部安全壳顶部出口处的空气，增加进出口空气的密度差，进而提升空气自然循环的驱动力；增加的分配装置不仅可以最大程度地使冷却水快速均匀地蒸发，保证冷却水能够在内部安全壳表面蒸发完，而且本身起到锯齿型翅片的作用，进一步强化穹顶部分的换热；本专利技术的辅助冷却技术方案可以有效解决安全壳只依赖非能动空气冷却的缺陷，增强冷却系统的冷却能力，提高保证安全壳完整性的能力，从而提升了核电站的安全性能。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种非能动安全壳辅助冷却系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的非能动安全壳辅助冷却系统的分配装置的俯视示意图；图3为本专利技术实施例提供的非能动安全壳辅助冷却系统的一部分第N-1层分水沿的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种非能动安全壳辅助冷却系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种非能动安全壳辅助冷却方法的流程图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。其中，在本专利技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本专利技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚的表示其他含义。如图1所示，本专利技术实施例提供一种非能动安全壳辅助冷却系统，所述安全壳包括内层安全壳1和外层安全壳2，所述冷却系统包括：喷淋管线3、喷嘴4、分配装置5和供水装置6；所述喷淋管线3的一端延伸至外层安全壳2顶部出口下方，另一端与供水装置6连接；所述喷嘴4的数量为多个，间隔设置在位于外层安全壳2顶部出口下方的喷淋管线3上，并且所述喷嘴4朝向设置为使喷嘴4喷洒出的冷却水落在内层安全壳1穹顶中心处；所述分配装置5设置在内层安全壳1顶部，用于将所述喷嘴4喷洒的冷却水均匀分配到内层安全壳1的顶部表面上，以形成冷却水膜。小型堆安全壳采用非能动空气冷却系统，由于内层钢制安全壳顶部与外层混凝土安全壳顶部之间空间过大，对流换热及辐射换热能力弱，从而导致钢制安全壳顶部的换热很差，同时不利于钢制安全壳内热工水力的自然循环，不能均匀快速有效地实现安全壳的冷却，本专利技术实施例通过设计一套辅助冷却手段，将喷嘴4设置在外层安全壳2顶部出口下方的一圈喷淋管线3上，将冷却水通过喷淋管线3及喷嘴4喷洒在内层安全壳1穹顶部，喷淋管线3横穿核辅助厂房并在外部预留一个接口，用于接到供水装置6，冷却水喷洒到内层安全壳1顶部后，经过分配装置5能够最大程度地均匀快速蒸发，于是通过水相变有效快速带走内层安全壳1内热量，同时加热顶部出口处的空气温度，进一步提升了非能动空气自然循环的驱动力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非能动安全壳辅助冷却系统，所述安全壳包括内层安全壳和外层安全壳，其特征在于，所述冷却系统包括：喷嘴、喷淋管线、分配装置和供水装置；/n所述喷淋管线的一端延伸至外层安全壳顶部出口下方，另一端与供水装置连接；/n所述喷嘴的数量为多个，间隔设置在位于外层安全壳顶部出口下方的喷淋管线上，并且所述喷嘴朝向设置为使喷嘴喷洒出的冷却水落在内层安全壳穹顶中心处；/n所述分配装置设置在内层安全壳顶部，用于将所述喷嘴喷洒的冷却水均匀分配到内层安全壳的顶部表面上，以形成冷却水膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种非能动安全壳辅助冷却系统，所述安全壳包括内层安全壳和外层安全壳，其特征在于，所述冷却系统包括：喷嘴、喷淋管线、分配装置和供水装置；
所述喷淋管线的一端延伸至外层安全壳顶部出口下方，另一端与供水装置连接；
所述喷嘴的数量为多个，间隔设置在位于外层安全壳顶部出口下方的喷淋管线上，并且所述喷嘴朝向设置为使喷嘴喷洒出的冷却水落在内层安全壳穹顶中心处；
所述分配装置设置在内层安全壳顶部，用于将所述喷嘴喷洒的冷却水均匀分配到内层安全壳的顶部表面上，以形成冷却水膜。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分配装置包括：以内层安全壳穹顶中心为圆心且同心设置在内层安全壳顶部的多层环状分水沿；相邻两层环状分水沿之间间隔预设距离；除最外层环状分水沿以外，其余每层环状分水沿上均设有多个开口。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述环状分水沿的层数范围为3～24层；各层环状分水沿的高度相同。


4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，相邻两层环状分水沿之间的内层安全壳表面积相等；最内层分水沿的直径为0.3～1m。


5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，设置在各层环状分水沿上的开口为V型槽；V型槽的底部紧贴内层安全壳顶部表面设置。


6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，对于同一层环状分水沿，其上设置的V型槽的形状及尺寸均...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超杰，刘长亮，朱京梅，龚钊，王晓江，杨长江，丁亮，刘嘉维，郑云涛，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11